คำถามที่ 1: การทดลองของนักเรียน (ปัจจัย: ความเข้มข้น)

สถานการณ์: นักเรียนกลุ่มหนึ่งทำการทดลองศึกษาปฏิกิริยาระหว่างโลหะแมกนีเซียม (Mg) กับกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งได้แก๊สไฮโดรเจน (H_2​) เกิดขึ้น ดังสมการ: Mg(s)+2HCl(aq)→MgCl₂​(aq)+H₂​(g)

พวกเขาทำการทดลอง 2 ชุด โดยใช้ลวดแมกนีเซียมยาวเท่ากัน และมีปัจจัยอื่นๆ เหมือนกันทุกประการ ยกเว้นความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก

• ชุดการทดลองที่ 1: ใช้กรดไฮโดรคลอริกความเข้มข้น 1.0 โมลต่อลิตร

• ชุดการทดลองที่ 2: ใช้กรดไฮโดรคลอริกความเข้มข้น 2.0 โมลต่อลิตร

คำถาม: จงคาดการณ์ว่าชุดการทดลองใดที่แก๊สไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นได้เร็วกว่ากัน (1 คะแนน)

คำถามที่ 2 : การทดลองของนักเรียน (ปัจจัย: ความเข้มข้น)

คำถาม: จงอธิบายคำตอบในข้อ 1 โดยใช้ ทฤษฎีการชน มาประกอบการอธิบาย (3 คะแนน)

คำถามที่ 3 : ยาเม็ดฟู่ (ปัจจัย: พื้นที่ผิว)

คำถาม: หากต้องการให้ยาละลายและเกิดปฏิกิริยาให้หมดเร็วที่สุด ควรเลือกใช้ยาเม็ดฟู่รูปแบบใด เพราะเหตุใด? จงอธิบายโดยเชื่อมโยงกับเรื่อง พื้นที่ผิว และ ทฤษฎีการชน (4 คะแนน)

คำถามที่4: การถนอมอาหาร (ปัจจัย: อุณหภูมิ)

สถานการณ์: โดยทั่วไปแล้ว เราเก็บเนื้อสัตว์หรือนมสดไว้ในตู้เย็นเพื่อป้องกันการเน่าเสีย แต่ถ้าหากวางทิ้งไว้ที่อุณหภูมิห้อง อาหารเหล่านี้จะเน่าเสียได้เร็วกว่ามาก

คำถาม: กระบวนการเน่าเสียของอาหารเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากเอนไซม์ของจุลินทรีย์ จงใช้ความรู้เรื่อง อุณหภูมิกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา และ ทฤษฎีการชน มาอธิบายว่าเหตุใดการเก็บอาหารในตู้เย็นจึงช่วยชะลอการเน่าเสียได้ (4 คะแนน)

คำถามที่ 5 : การสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (ปัจจัย: ตัวเร่งปฏิกิริยา)

จากข้อมูลในตาราง การทดลองใดมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงกว่ากัน (1 คะแนน)

คำถามที่ 6 : การสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (ปัจจัย: ตัวเร่งปฏิกิริยา)

หากทราบว่าในการทดลองหนึ่งมีการเติม "โพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI)" ลงไปเล็กน้อย ซึ่งทำหน้าที่เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา การทดลองนั้นน่าจะเป็นการทดลอง A หรือ B? เพราะเหตุใด (3 คะแนน)

คำถามที่ 7 : การสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (ปัจจัย: ตัวเร่งปฏิกิริยา)

จงอธิบายหน้าที่ของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยเชื่อมโยงกับ พลังงานก่อกัมมันต์ (Activation Energy) (2 คะแนน)

คำถามที่ 8 : การออกแบบการทดลอง (ทักษะบูรณาการ)

คำถาม: ในฐานะวิศวกรเคมี คุณจะออกแบบสภาวะการทดลองอย่างไรเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็วที่สุด? จงเลือกสภาวะจากแต่ละปัจจัย (1-4) พร้อมทั้งอธิบายเหตุผลของ ทุกตัวเลือก โดยใช้ความรู้เรื่องปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา (8 คะแนน)

คำถามที่ 9 : การสลายตัวของยา (คำนวณจากตาราง)

คำถาม: จงคำนวณหา อัตราการสลายตัวโดยเฉลี่ยของสาร X ในช่วงเวลา 2 ถึง 6 นาที (4 คะแนน)

คำถามที่ 10 : ปฏิกิริยาในถุงลมนิรภัย (คำนวณจากข้อมูลสถานการณ์)

คำถาม: จงคำนวณหา อัตราการเกิดแก๊สไนโตรเจนโดยเฉลี่ย ในหน่วย ลิตรต่อวินาที (L/s) (4 คะแนน)

คำถามที่ 11 : การเกิดฟองแก๊ส (คำนวณและแปลผลจากกราฟ)

จงคำนวณอัตราการเกิดแก๊สโดยเฉลี่ยในช่วง 10 วินาทีแรก ของการทดลอง (0-10 วินาที) (3 คะแนน)

คำถามที่ 12 : การเกิดฟองแก๊ส (คำนวณและแปลผลจากกราฟ)

อัตราการเกิดปฏิกิริยาในช่วงเวลา 40-60 วินาที เป็นเท่าใด และเราสามารถสรุปเกี่ยวกับปฏิกิริยาในช่วงเวลานั้นว่าอย่างไร (2 คะแนน)

คำถามที่ 13: การเปรียบเทียบอัตรา (คำนวณและเปรียบเทียบจากข้อมูล 2 ชุด)

คำถาม: จงคำนวณ อัตราการลดลงของมวลหินปูนโดยเฉลี่ย (ในหน่วย g/s) ของทั้งสองการทดลอง และเปรียบเทียบว่าการทดลองใดเกิดปฏิกิริยาเร็วกว่ากัน (5 คะแนน)

คำถามที่ 14 : อัตราของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ (คำนวณจากความสัมพันธ์)

คำถาม: จากข้อมูลอัตราการเกิดแอมโมเนียข้างต้น จงคำนวณหา อัตราการลดลงของแก๊สไนโตรเจน (N2​) (2 คะแนน)

คำถามที่ 15 : อัตราของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ (คำนวณจากความสัมพันธ์)

คำถาม: จากข้อมูลอัตราการเกิดแอมโมเนียข้างต้น จงคำนวณหา อัตราการลดลงของแก๊สไฮโดรเจน (H2​) (2 คะแนน)

คำถามที่ 16 : กรดกับโลหะ (ศึกษาผลของความเข้มข้น)

คำถาม: จงออกแบบการทดลองเพื่อตอบคำถามของนักเรียนกลุ่มนี้ โดยมีอุปกรณ์ให้ดังนี้:

• แผ่นโลหะสังกะสีขนาดเท่าๆ กัน

• สารละลายกรด HCl ความเข้มข้น 0.5 M และ 1.0 M

• กระบอกตวง, บีกเกอร์

• นาฬิกาจับเวลา

• สิ่งที่ต้องตอบ: อธิบายขั้นตอนการทดลองสั้นๆ (3 คะแนน)

คำถามที่ 17 : กรดกับโลหะ (ศึกษาผลของความเข้มข้น)

คำถาม: จงออกแบบการทดลองเพื่อตอบคำถามของนักเรียนกลุ่มนี้ โดยมีอุปกรณ์ให้ดังนี้:

• แผ่นโลหะสังกะสีขนาดเท่าๆ กัน

• สารละลายกรด HCl ความเข้มข้น 0.5 M และ 1.0 M

• กระบอกตวง, บีกเกอร์

• นาฬิกาจับเวลา

• สิ่งที่ต้องตอบ : ระบุตัวแปรต้น, ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม อย่างน้อย 2 ข้อ (4 คะแนน)

คำถามที่ 18 : วิตามินซีเม็ดฟู่ (ศึกษาผลของอุณหภูมิ)

คำถามที่ 19 : ชอล์กกับน้ำส้มสายชู (ศึกษาผลของพื้นที่ผิว)

คำถามที่ 20 : การทดลองที่ผิดพลาด (วิเคราะห์และแก้ไขการทดลอง)

คำถาม: การสรุปผลของมานีน่าเชื่อถือหรือไม่? เพราะเหตุใด? (3 คะแนน)

คำถามที่ 21 : การทดลองที่ผิดพลาด (วิเคราะห์และแก้ไขการทดลอง)

คำถาม: จงระบุว่าการทดลองของมานีมีข้อผิดพลาดในเรื่อง ตัวแปรควบคุม อย่างไรบ้าง (บอกมา 2 ข้อ) (2 คะแนน)

คำถาม:

ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ จงให้คำแนะนำเกษตรกรเกี่ยวกับ วิธีการเตรียมปูนขาว เพื่อให้ปูนขาวทำปฏิกิริยากับกรดในดินได้ เร็วที่สุด คุณจะแนะนำให้เกษตรกรใช้ปูนขาวแบบใด (เช่น เป็นก้อน เป็นผง) และควรทำอย่างไรกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ (เช่น อุณหภูมิ) จงอธิบายเหตุผลของคำแนะนำของคุณโดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ ปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี อย่างน้อย 2 ปัจจัย (4 คะแนน)